Transport de L'eau Flashcards
Citer les arguments qui indiquent que la perméabilité à l’eau des membranes biologiques ne peut s’expliquer uniquement que par le modèle solubilité-diffusion.
La seule solubilité-diffusion de l’eau au sein des membranes ne permet pas d’expliquer:
- perméabilité hydrique faible d’une bicouche lipidique (1O-5 à 10-4 cm.sec-1) versus haute perméabilité hydrique de certains tissus (GR: 2.10-2 cm.sec-1)
- inhibition réversible de la perméabilité à l’eau par le HgCl2
- fluctuations de la perméabilité à l’eau de différents tissus comme le tubule collecteur du rein et de la vessie d’amphibien.
Les limites de la solubilité-diffusion impliquent l’existence de canaux aqueux.
Expliquer brièvement le modèle solubilité-diffusion.
Le passage de l’eau à travers une membrane biologique se produit par deux mécanismes:
- par diffusion (flux diffusionnel de l’eau), résulte du gradient chimique de l’eau et n’entraine pas de mouvement de volume. Permet de déterminer un coefficient de perméabilité diffusionnelle, Pd.
- par convection (flux hydrodynamique), résulte d’un gradient hydrostatique et/ou osmotique qui déplace un volume d’eau. Permet de déterminer la conductivité hydraulique de la membrane, Lp, et à partir de celle-ci un coefficient de perméabilité Pf (qui est le coefficient de perméabilité osmotique Posm lorsque le flux hydrodynamique est généré par un gradient osmotique).
Définir le coefficient de perméabilité diffusionnelle, Pd de l’eau.
Mesure de Pd par le flux de l’eau tritiée à travers la membrane cellulaire via l’expérience de flux traceur.
(L’eau tritiée est ajoutée dans le cpt 1. Puis mesure de la radioactivité qui apparaît dans le cpt 2. L’eau tritiée traverse à la fois par solubilité-diffusion et par les pores).
L’eau tritiée pénètre dans le cpt 2 selon une cinétique de diffusion simple (cf loi de Fick). Cette mesure ce fait à condition qu’il n’y ait pas de différence de concentration du soluté s, imperméant, de part et d’autre de la membrane et qu’il n’y ait pas de différence de pression hydrostatique (deltaP=0) donc pas de mouvement d’eau avec un flux égal à 0.
Expliquer brièvement les conditions expérimentales pour mesurer le coefficient de perméabilité diffusionnelle, Pd de l’eau.
Conditions:
- Pas de différence de concentration en soluté s imperméant de part et d’autres de la membrane (ΔCs=0)
- Pas de différence de pression hydrostatique (ΔP=0) donc ΔP=Δπ=0
- il n’y aura pas de mouvement d’eau, flux Jv=0
Expérience du flux de traceur:
- eau tritiée ajoutée dans le compartiment 1 et mesure de la radioactivité qui apparait dans le compartiment 2.
- L’eau tritiée traverse à la fois par solubilité-diffusion et par les pores.
Définir le coefficient de perméabilité osmotique Posm de l’eau.
Le coefficient de perméabilité Posm lorsque le flux hydrodynamique est généré par gradient osmotique est déterminé lorsque le passage de l’eau a travers une membrane biologique se fait par convection (déplacement d’un volume d’eau).
Cela implique une différence de concentration en soluté non permeant entre les deux compartiments et une variation de pression hydrostatique nulle.
Définir le coefficient de perméabilité osmotique Posm de l’eau
il va mesurer le flux d’eau du compartiment 1 vers le compartiment 2; l’eau se déplace selon son gradient de concentration, à la fois par solubilité-diffusion et par les pores aqueux à condition qu’il yait une différence de concentration du soluté s, imperméant, de part et d’autre de la membrane et qu’il n’y ait pas de différence de pression hydrostatique (deltaP=0)
Expliquer brièvement les conditions expérimentales pour mesurer le coefficient de perméabilité osmotique Posm de l’eau.
Conditions:
- différence de concentration en soluté s, imperméant de part et d’autre de la membrane
- Pas de différence de pression hydrostatique (ΔP=0)
Expérience:
- mesure d’un flux d’eau (d’un déplacement de volume d’eau) du compartiment 1 vers 2
- L’eau se déplace selon son gradient de concentration, à la fois par solubilité-diffusion et par les pores aqueux.
Expliquer brièvement ce que signifie un rapport Posm/Pd=1 au niveau d’une membrane biologique donnée.
Posm/Pd=1 au niveau d’une membrane lipidique:
Les coefficients de perméabilité diffusionnelle à l’eau et de perméabilité osmotique sont identiques pour une membrane lipidique dépourvue de pores aqueux; l’eau traverse la membrane par solubilité-diffusion.
(ex: membrane ovocyte de Xenopus laevis et celle des plaquettes)
Expliquer brièvement ce que signifie un rapport Posm/Pd>1 au niveau d’une membrane biologique donnée.
Pour une membrane biologique ayant des pores aqueux suffisamment larges (r= 4,5 à 5A), l’eau traverse ses pores, selon la loi de Poiseuille Posm/Pd>1.
Donc les coefficients de perméabilité diffusionnelle à l’eau et de perméabilité osmotique sont différents au niveau des pores aqueux ==> Posm/Pd >1.
(C’est le cas de la majorité des cellules qui ont un rapport Posm/Pd>1, ce qui est en faveur de l’existence de pores aqueux membranaires.)
Lorsque le rapport Posm/Pd>1 au niveau d’une membrane biologique donnée, expliquer pourquoi la taille des pores aqueux et la valeur de ce rapport ne sont pas toujours concordant.
Le rapport Posm/Pd a permis de calculer un équivalent moyen de rayon de pore, de l’ordre de 4,5 à 5 A qui ne permet cependant pas d’expliquer les situations suivantes:
- le mécanisme du passage de l’eau (2,8A) et de petites molécules comme l’urée (2,4A) est **différent **
- un rapport Posm/Pd élevé peut résulter d’une sous-estimation expérimentale de Pd en raison de couches mal arrangées.
- la gramidicine A forme, au niveau des membranes lipidiques des pores étroits de r=2Å, avec Posm/Pd=5-6. Le passage des molécules d’eau n’obéit alors plus à la loi de Poiseuille et s’effectue en single-file (n=6 donc 6 molécules d’eau occupent le canal).
Expliquer brièvement le modèle de passage de molécules d’eau via des pores aqueux étroits. Dans ces conditions, expliquer la signification de la valeur du rapport Posm/Pd.
Pour une membrane biologique ayant des pores aqueux étroits qui se rapprochent de la taille d’une molécule d’eau, la loi de Poiseuille n’est plus respectée et l’eau traverse ces pores, en file indienne (single-file).
Dans ce cas: Posm/Pd=n avec n: nombre de molécules d’eau occupant le canal.
Les aquaporines sont des pores étroits où les molécules d’eau passent en file indienne.
Citer les principales caractéristiques de AQP1
- homotétramère transportant uniquement de l’eau (= aquaporine classique)
- chaque monomère forme un pore étroit en forme de sablier avec filtre de sélectivité
-
Filtre de sélectivité permettant le passage de 3.109mol d’eau en file indienne par seconde et par monomère (perméabilité hydrique élevée)
- contraintes stériques au passage (diamètre du pore 2,8Å similaire à celui d’une molécule d’eau)
- contraintes électrostatiques au passage: séquence NPA chargée positivement (Asn +)
- Inhibition réversible par HgCl2 au niveau de la cystéine 189 (filtre de sélectivité)
-
Distribution:
- GR
- rein (tubule proximal, br desc anse Henlé, vasa recta)
- plexus choroïdes
- canaux biliaires et vesicule biliaire
- poumon.
Expliquer le mécanisme qui permet de moduler la perméabilité hydrique du tubule collecteur du rein.
La régulation de l’incorporation des AQP permet d’ajuster la perméabilité hydrique de certains tissus (ex: AQP 2 transporte uniquement de l’eau; tubule collecteur rénal)
Il y aura réabsorption rénale d’eau liée à l’incorporation membranaire apicale des AQP2 à partir de vésicules sous apicales sous le contrôle de la vasopressine.
Liaison ADH- récepteur V2 basolatéral couplé à protéine Gs, induit activation de la voie de l’AMPc, ce qui entraine l’activation de la protéine kinase A:
-
Effet rapide:
- phosphorylation d’AQP2 et augmente l’insertion apicale d’AQP2 (au moins 3 des 4 monomères doivent être phosphorylés pour permettre la fusion des vésicules sous apicales)
- augmentation de la perméabilité hydrique apicale
- augmentation de la réabsorption d’eau tubulaire
-
Effet tardif:
- augmentation de la synthèse d’AQP2 (action nucléaire)
Dessiner une cellule du tubule collecteur en indiquant les différentes étapes et les protéines de transport incriminées
En présence d’ADH, l’expression d’AQP2 apicale est augmentée et la localisation d’AQP2 au sein de vésicules sous-apicales est réduite<br></br>En abscence d’ADH, l’expression d’AQP2 apicale est réduite et la localisation d’AP au sein des vésicules sous-apicales est majoritaire
Expliquer le rôle des AQP 7 et 9 en période de jeune.
Elles vont servir au transport du glycérol en période de jeûne. En dehors des repas, la glycémie est maintenue à 4-5,5 mM, régulée par le foie (néoglucogénèse et glycogénolyse). Le glycérol est un substrat indispensable pour la néoglucogenèse hépatique libéré par la lipolyse du tissu adipeux. Le glycérol sort de l’adipocyte par l’AQP7 puis emprunte la veine porte pour entrer dans l’hépatocyte via l’AQP9 basolatéral.
